KR20190037190A - 세정기 트레이 및 세정기 트레이를 포함하는 습식 세정기 탑 - Google Patents

세정기 트레이 및 세정기 트레이를 포함하는 습식 세정기 탑 Download PDF

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하겐 만
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Abstract

연료 가스 정화 장치의 습식 세정기 탑(10)을 위한 세정기 트레이로서, a) 상기 습식 세정기 탑(10)의 내부 수평 단면을 가로질러 배치되는 복수의 굴대들(32)을 포함하며, 인접한 굴대들(32)은 수평거리(d)로 서로 이격되어 배치되고, b) 적어도 상기 굴대들(32) 중 일부는 피봇 장착되어, 대응하는 굴대축(A) 주위로 상기 각각의 굴대(32)의 회전 운동하고, 소정의 회전 각도로 상기 각각의 굴대(32)가 배열되며, c) 적어도 상기 굴대들(32) 중 일부는 상기 각각의 굴대(32)로부터 외측으로 연장하는 적어도 하나의 돌출부(36)가 각각 장착되며, d) 상기 굴대들(32)과 상기 돌출부들(36)은 인접한 굴대들(32)과 돌출부들(36) 사이에 각각 통과 개구들(34)을 제공하도록 형성되고 배열되며, 각각의 통과 개구(34)는 대응하는 통과 영역을 형성하며, 그리고 상기 굴대들(32)의 상기 각각의 회전 각도와 무관하게, 모든 통과 개구들(34)의 통과 영역들은 관련된 상기 세정기 탑(10)의 상기 내부 수평 단면의 10% 이상 80% 이하인, 세정기 트레이.

Description

세정기 트레이 및 세정기 트레이를 포함하는 습식 세정기 탑
본 발명은, 적어도 하나의 세정기 트레이를 포함하는 세정기 탑인, 연료 가스 정화 장치의 세정기 트레이 및 세정기 탑(세정탑, 흡수탑, 가스-액체 접촉 장치 또는 수세탑이라고도 칭함; 독일어 용어: Wascher, Waschturm 또는 Absorptionsturm)에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 연료 가스로부터 바람직하지 않은 성분을 흡수하는 (대응하는 슬러리를 포함하는) 액체로서 해수로 작동하는, 가스 정화 장치용 세정기 트레이 및 이에 대응하는 세정기 탑에 관한 것이다. 이것이, 상기 액체(유체)가 흡착제 또는 흡수제로 불려지고, 트레이가 습식 세정기(US 8,413,967 B2)로 불려지며, 세정기 탑이 습식 세정기 탑이라고 불려지는 이유이다.
발전소로부터 연유되는 연료 가스는 종종 수직으로 연장하는 세정기 탑의 하부에서 도입되어 대응하는 입구를 경유하여 세정기 탑 내부로 유입되고, 연료 가스 출구 쪽으로 상부로 가이드된다. 세정기 탑을 통과하는 경로를 따라서 연료 가스는 종종 역류인 상기 액체(유체 흡착제)와 접족하게 된다. 이러한 실시예에서, 흡착제는 연료가스의 가스 입구 위로 예를 들면 세정기 탑의 상부 단부에서 세정기 탑으로 유입되고, 이로써 흡수 영역으로서 연료 가스 입구와 흡착제 입구 사이의 섹션을 형성하게 되고, 이 섹션은 상기 액체와 상기 연료 가스를 위한 접촉 영역을 나타내게 된다.
흡수 영역의 상부 단부에 노즐을 배치하는 것이 알려져 있는데, 이로써 유체 흡착제는 접촉 영역으로(예를 들면 작은 방울로서) 스프레이 되어, 정화되어야 하는 연료 가스와의 큰 반응 표면을 제공하게 된다.
이하에서는 본 발명이 세정기의 포괄적인 구성과 관련하여 설명하지만, 예를 들면 가스가 실질적으로 수평 흐름 방향으로 이송되는 세정기 탑 등의 다른 구성도 포함한다.
액체 흡착제의 유형은 가령 황산화물 및 CO2같은 연료의 다양한 성분/분술물을 흡수거나 및/또는 이들과 화학적으로 상호 작용하는 한 제한되지는 않는다.
US 5,246,471호는, 연료 가스 입구, 연료 가스 출구, 액체 입구 및 액체 출구, 상기 연료 가스 입구와 상기 액체 입구 사이에서 상기 연료 가스와 상기 액체를 위한 접촉 영역, 상기 습식 세정기 탑의 내부 수평 단면을 가로지르는 상기 접촉 영역 내에 위치한 적어도 하나의 세정기 트레이를 포함하며, 각각의 트레이가 상기 가스와 상기 액체 흡착제를 위한 통과 개구를 구비하는, 연료 가스 정화 장치의 포괄적인 습식 세정기 탑을 개시한다.
공정에 있어서는, 액체 흡착제는 트레이 및 형성된 액체 욕조에 임시로 저장되는 반면, 액체 욕조를 상측으로 통과하는 연료 가스는 흡수 액체와 직접 접촉하게 된다.
세정기 탑의 접촉 영역에서의 가스와 액체 사이의 반응 표면을 형성하는 이송 영역(독일어 용어: Austauschflache)은, 특히(체적에 의한 %로) 가스의 체적과, 접촉 영역 내에서의 가스의 속도, 가스 버블의 (평균)크기 및 액체 욕조의 수직 높이에 의존한다.
정화의 정도는 특히, 처리되는 가스의 체적, 가스의 속도, 버블의 크기, 가스와 액체 사이의 접촉 시간 및 가스와 액체 사이의 이송 영역에 의존한다.
(더욱 작은) 미세한 가스 버블은, (동일한 총 체적을 가진다고 가정했을 때) 더 큰 버블에 비해 이송 영역을 증가시킨다. 액체 욕조에 진입했을 때의 초기의 가스 버블 직경, 즉 가스 버블의 크기는 상술한 요소들에 의존하게 된다.
최근의 발전소는 종종 종합적인 전력 요구 및 에너지원의 유형과 질(quality) 등에 따라 그 작동 부하(독일어 용어: Betriebslast)를 변화시킨다. 이것은 대응하는 가스의 양, 질(가스 조성) 및 가스의 속도 에서의 상당한 변화를 야기한다. 상술한 변수의 관점에서, 가스 정화 공정은 종종 이러한 변수들과 상호 관련되어, 즉 가스 정화 공정이 지나치게 커지거나 지나치게 작아진다. 이러한 결과로서, 가스 정화는 대응하는 환경적 및 생태학적 요구를 더 이상 충족시키지 못하게 된다.
WO2015/039779A1호는 변화 가능한/변경 가능한 크기 및/또는 단면을 가지는 개구를 포함하는 트레이를 개시한다. 관련된 플랜트(예를 들면 발전소)의 각각의 작동 모드에 따라 그리고 연료 가스의 대응하는 질, 양, 속도에 따라서, 이들 개구는 적절한 방식으로 (특히 크기에서 작아지거나 커져서 더 적거나 더 많은 가스/액체가 통과하도록) 조절되어, 최상의 정화 결과를 달성한다. 바람직한 실시예는 적어도 두 개의 층을 구비한 트레이를 포함하는데, 이 층들은 서로에 대하여 이동 가능하여 각각의 흐름 통과 개구를 변화시키지만, 트레이의 완전한 이동은 상당한 힘과 에너지를 필요로 하게 된다. 또 다른 실시예는 서로 거리를 두고 이격된, 사각형 단면의 바(bar) 들의 회전 운동에 관한 것이다. 이 실시예는 더 적은 작동 힘을 필요로 하지만, 그 조절성은, 정해진 프로파일을 구비하는 바의 정해진 배열로 인해 제한된다.
본 발명의 목적은, 각각의 가스 및 흡착제의 양, 질, 속도는 물론 온도, 흐름 방향 등의 다른 주요한 공정 변수에 의존하는 세정기 트레이의 적응 가능성을 향상시키는 것이다. 또 다른 목적은 가스와 액체 사이에 최적화된 접촉(이송 영역)을 달성하는 것이다.
본 발명은 아래의 발견에 기초한다.
트레이의 흐름 통과 영역을 적응(변화)시키기 위해, 포괄적인 상기 세정기 트레이의 바람직한 이동성과 그 결과로서, 가스와 흡착제를 위한 이송 영역은, 접촉 영역 내에서 조절 가능한 방식으로 배열된 물리적 엘리먼트에 의해 달성될 수 있다. 조절 가능성은 각각의 위치, 배향, 크기 및 형상을 포함한다. 이러한 조절 가능성은 적어도 하나의 엘리먼트를 단순히 이동(예를 들면 선회, 접힘(folding), 회전)시킴으로써, 인접한 엘리먼트들 사이에서, 대응하는 흐름 통과 개구 또는 흐름 통과 채널(즉 관련된 흐름 통과 영역)의 크기와 형상을 변화시키는 것을 허용한다.
상기 엘리먼트들은, 이송 영역을 제어(증가 또는 감소)시키기 위해 가스와 액체 흡착제의 흐름 통과 경로/흐름 통과 영역(접촉 영역)으로 이동하는 장벽의 기능을 가진다.
본 발명의 또 다른 발견은, 하나 이상의 대응하는 엘리먼트가 외측으로 돌출하는, 피봇하는/회전하는 굴대(축)을 제공함으로써 이러한 측면을 단순화한다는 점인데; 이하에서 상기 장벽은 돌출부라고 칭해진다. 굴대를 선회/회전시킴으로써, 대응하는 돌출부(들)의 위치(각도)는 변화되므로, 따라서 가스 및 흡착제를 위한 흐름 통과 영역을 변화시킨다. 이러한 회전 운동은 달성하기에 용이하며, 적은 힘을 필요로 하고, 임의의 방향으로 트레이의 굴대들을 회전시킨다(또는 회전시키지 않는다).
세 번째의 발견은, 가스와 흡착제 사이의 이송 영역이, 이하에서 상세하게 설명되는 바와 같이 이들 돌출부의 형상에 의해 영향을 받을 수 있다는 점이다.
그 가장 일반적인 실시예에서, 본 발명은 연료 가스 정화 장치의 습식 세정기 탑을 위한 세정기 트레이로서,
● 상기 습식 세정기 탑의 내부 수평 단면을 가로질러 배치되는 복수의 굴대들을 포함하며, 인접한 굴대들은 수평거리로 서로 이격되어 배치되고,
● 적어도 상기 굴대들 중 일부는 피봇 장착되어, 대응하는 굴대축 주위로 상기 각각의 굴대의 회전 운동하고, 소정의 회전 각도로 상기 각각의 굴대가 배열되며,
● 적어도 상기 굴대들 중 일부는 상기 각각의 굴대로부터 외측으로 연장하는 적어도 하나의 돌출부가 각각 장착되며,
● 상기 굴대들과 상기 돌출부들은 인접한 굴대들과 돌출부들 사이에 각각 통과 개구들을 제공하도록 형성되고 배열되며, 각각의 통과 개구는 대응하는 통과 영역을 형성하며, 그리고 상기 굴대들의 상기 각각의 회전 각도와 무관하게, 모든 통과 개구들의 통과 영역들은 관련된 상기 세정기 탑의 상기 내부 수평 단면의 10% 이상 80% 이하인, 세정기 트레이에 관한 것이다.
이러한 트레이 구조는, 하나 이상의 굴대들을 그들에 대응하는 돌출부들과 함께 회전시킴으로써, 각각의 연료 정화 공정 및 국부적인 크기와 조건에 의해 요구되는 바와 같은, 다양한 굴대들과 돌출부들 사이에 흐름 통과 영역을 적응시킨다.
돌출부들의 다른 형상들 및 크기들은, 다른 형상 및 크기의 흐름 통과 개구/흐름 통과 영역을 제공하고, 그 결과로서, 소정의 방식으로 가스와 액체 사이에 이송 영역을 적응시킨다.
돌출부들의 위치, 크기 및 형상과 관련하여, 명시적으로 배제되거나 기술적으로 불합리하지 않다면, 다음의 대안들은 그들 자체로서 또는 그들의 임의의 조합으로서 본 발명의 범위에 포함된다:
● 돌출부들은 실질적으로 3차원 형상 또는 실질적으로 2차원 형상을 가질 수 있는데, 후자는 전자에 비해 유리한 점을 가진다. 2차원 형상은 판 같은 구성을 가지고, 이것은 가스와 흡착제를 위한 바람직한 찢어지는(tearing)(날카로운) 가장자리를 제공하여, 이송 영역을 증가시킨다. 이러한 판 같은 돌출부들과 그들 가장자리는, 그들의 외측 주변에 인접하여 강한 소용돌이들을 발생시킴으로써 가스/액체의 접촉을 강화시키는데, 이것은 각각의 가장자리의 기하학적 형상에 따라 다른 흐름 방향으로 될 수 있다. 이러한 판 같은 돌출부들의 주변 림 주위로 회전시키고 이로써 각각의 흐름 경로를 변화시키고 연장시킴으로써, 가스와 액체 사이의 직접적인 접촉이 달성될 수 있다.
"판 같은"이라는 용어는 다른 두 개의 직교 좌표계를 따라서 그 연장부보다 더욱 작은 두께를 가지는 돌출부들을 지칭한다. 길이/두께 비율 및/또는 폭/두께 비율은 전형적으로는 >10, >50 또는 >100 으로 설정되고, 길이/두께 비율이 종종 폭/두께 비율보다 크며, 판 같은 돌출부들의 길이는 굴대축의 방향으로 그 연장부로서 형성된다. "판 같은"이라는 것은, 예를 들면 베벨(bevelled)된 가장자리, 베벨된 외측 림, 챔퍼(chamfers), 지붕 형상 등의 돌출부들의 형상을 포함한다. 불연속성을 가지는 외측 림들(가장자리들)은 예를 들면, 톱니 또는 빗(comb) 형상이며, 부가적인 소용돌이들을 발생시킬 수 있다.
굴대들(축들)은 원형의 단면형상을 가질 수 있으나, 다른 실질적인 문제를 야기함이 없이 정사각형, 직사각형 또는 다른 단면 형상을 가질 수도 있다. 실시예는 각각의 단면 영역의 중앙을 통해 연장하는 굴대축을 특징으로 한다.
● 돌출부들 특히, 판 같은 돌출부들은 강화 또는 보강 수단, 또는 프로파일링에 의해 기계적으로 강화될 수 있다.
● 이러한 판 같은 돌출부들은 예를 들면 1 내지 30mm, 바람직하게는 1 내지 20mm의 두께를 가진 금속판으로서 구현될 수 있다. 돌출부들은, 대응하는 굴대축에 대하여 반경방향으로 연장할 수 있거나, 또는 대응하는 굴대표면에 대하여 접선방향으로 연장할 수 있거나 또는 이들 두 가지의 옵션에서 위치를 취할 수도 있다. 이들은 용접, 나사결합 등에 의해 대응하는 굴대에 고정될 수 있다.
● 돌출부는 굴대의 일체화된 부분(즉 하나로 된 피스 제품)일 수 있다. 대안적으로는, 돌출부들은 굴대에 고정되는 별개의 엘리먼트일 수 있다. 이들 경우에 있어서, 돌출부들은 세정기 탑의 접촉 영역 내에서 분리된 장벽 수단으로서의 그들의 기능을 유지한다.
● 세정기 탑의 전형적인 치수는 다음과 같다:
- 10 내지 50 m의 세정기 탑 높이.
- 25 m 이하의 원형의 수평 단면, 5 내지 30m 폭의 벽을 구비하는 다각 형상 단면 등.
- 세정기 탑을 통해 흐르는 연료가스: 0.2-7.5 Mio. m3/h.
- 세정기 탑을 통해 흐르는 액체(흡착제): 5,000 - 60,000 m3/h.
이것은 세정기 탑을 횡단하는 25 m 길이 이상의 굴대들을 초래한다. 따라서, 그 베어링을 포함하여, 트레이 설치를 지지하도록 트레이(레벨) 아래에 지지빔 또는 트레이(레벨) 위에 행거 같은 지지부재를 제공하는 것이 바람직하다.
이들 크기에 따르면, 적어도 두 개(종종 그 이상)의 돌출부들이 굴대(굴대축)의 축 방향으로, 서로에 대해 축방향 거리를 가지거나 축방향의 거리를 가지지 않고 교대로 배열된다. 인접한 돌출부들의 크기와 위치는 이들 돌출부들 사이의 거리를 조절하는 것을 허용하여, 가스와 액체를 위한 대응하는 통과 개구를 제공한다. 결정적인 조절 가능성이 돌출부들의 위치를 변경함으로써 야기되지만, 추가적인 통과 개구들은 인접한 굴대들의 인접한 돌출부들 사이에 제공된다. 추가적인 흐름 통과 개구들은 상기 굴대들 및/또는 돌출부들에 의해 제공된다. 이러한 목적으로 굴대들 및/또는 돌출부들은 구멍이 뚤려서 격자/강판 형상 등으로 형성된다.
● 하나의 굴대의 돌출부들은 동일한 방향 또는 다른 방향으로 굴대표면으로부터 연장할 수 있는데, 환언하면: 이들은 굴대축에 대하여 다른 각도로 배열될 수 있다. 이것은, 굴대들의 위치에 따라 인접한 굴대들 사이에 그리고 그들의 돌출부들 사이에 각각 통과 개구들을 제공하는 것을 허용한다. 두 개 이상의 돌출부들은 굴대축에 평행한 방향으로 하나의 굴대축에 교대로 배열될 수 있다.
● 적어도 하나의 굴대의 돌출부들은 동일한 형상을 가질 수 있다. 인접한 굴대들의 돌출부들은, 최대의 수평 영역을 포함하는 위치로 이동될 때, 서로 매칭(match)될 수 있다. "매칭"은 대응하는 돌출부들이 서로 맞물려서, 인접한 돌부들 사이에 실질적으로 연속된 장벽 또는 갭을 제공하여, 세정기 탑의 수평 단면의 요구되는 부분(수평 단면의 10 내지 80%)을 영구적으로 개방시키는 것을 의미한다.
● 특히, 다른 방향들로 굴대로부터 연장하는 돌출부들을 특징으로 하는 실시예에서, 제1 방향으로 연장하는 돌출부들은 제2 방향으로 연장하는 돌출부들과 (크기를 포함하여) 다른 형상을 구비하여, 굴대에 대해 돌출부들의 특정한 블레이드 각도(독일어 용어: Anstellwinkel)에 기인한 다른 이송 영역을 달성하게 된다.
● 이러한 돌출부들의 외측 프로파일은 세정기 탑 및 요구되는 연료 가스 정화의 공정 변수에 따라 선택될 수 있고; 삼각형, 직사각형, 오각형, 다각형, 핏치(pitch)-원, 타원, 별 형상, 이가 형성된 랙(toothed rack), 파형, 꽃 형상(blossom)의 형상을 포함한다. 따라서, 이들 돌출부들 사이의 흐름 통과 개구들의 크기와 형상은 변화한다.
● 상술한 바와 같이 굴대들은 회전하여, 돌출부들과 굴대들의 사이에 관련된 돌출부들의 다른 위치와 다른 통과 개구를 각각 허용하도록 특정한 위치로 이동하게 된다. 본 발명은 다른 방향들로 별개의 굴대들을 선회시키거나, 및/또는 다른 것들을 선회시키면서 개별적인 굴대들은 이동하지 않은채 유지되도록 한다.
● 트레이와 그 컴포넌트들은 전형적으로는 금속(강)으로 제조되나 고성능 플라스틱이 적어도 부분적으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은, 연료 가스 입구와 연료 가스 출구, 액체 입구와 액체 출구, 상기 연료 가스 입구와 상기 액체 입구 사이의 상기 연료 가스와상기 액체를 위한 접촉 영역, 및 상기 습식 세정기 탑의 내부 수평 단면을 가로지르는 상기 접촉 영역 내에 위치하는 적어도 하나의 세정기 트레이를 포함하는, 연료 가스 정화 장치의 습식 세정기 탑으로서, 상기 세정기 트레이는, 상기 습식 세정기 탑의 내부 수평 단면을 가로질러 배치되는 복수의 굴대들을 포함하고, 인접한 굴대들은 수평거리로 서로 이격되어 배치되고, 적어도 상기 굴대들 중 일부는 피봇 장착되어, 대응하는 굴대축 주위로 상기 각각의 굴대의 회전 운동하고, 소정의 회전 각도로 상기 각각의 굴대가 배열되며, 적어도 상기 굴대들 중 일부는 상기 각각의 굴대로부터 외측으로 연장하는 적어도 하나의 돌출부가 각각 장착되며, 상기 굴대들과 상기 돌출부들은 인접한 굴대들과 돌출부들 사이에 각각 통과 개구를 제공하도록 형성되고 배열되며, 각각의 통과 개구는 대응하는 통과 영역을 형성하며, 그리고 상기 굴대들의 상기 각각의 회전 각도와 무관하게, 모든 통과 개구들의 통과 영역들은 관련된 상기 세정기 탑의 상기 내부 수평 단면의 10% 이상 80% 이하인, 연료 가스 정화 장치의 습식 세정기 탑을 포함한다.
상기한 최소한의 총 흐름 통과 영역에 대한 하부 한계치는, 세정기 탑의 내부 수평 단면의 >20%, >30% 또는 >40% 으로 설정될 수 있는 반면, 상부 한계치는 <70% 또는 <60% 또는 <50% 으로 조절될 수 있고, 바람직한 범위는 30 내지 80% 또는 30 내지 70% 이고, 이들 모든 퍼센트는, 세정기 트레이의 배열에 대응하는 세정기 탑의 내부 수평 단면에 관련된다.
세정기 탑의 수평 단면의 포함되지 않은 부분은 가스와 액체를 위한 흐름 통과 영역에 대응한다.
일 실시예에 따르면, 습식 세정기 탑은 상기 굴대들을 개별적으로, 그룹으로 또는 공통으로 회전 모션이 되게 하는 적어도 하나의 엔진을 더 포함한다. 이것은, 굴대들이 대향하는 방향들로 구동되는 방식으로 실행될 수 있다.
습식 세정기 탑은 또한, 정화될 상기 연료 가스의 (체적을 포함하는) 변수의 미리 설립된 분석에 따라 상기 적어도 하나의 엔진을 작동시켜서, 상기 굴대들이 미리 설정된 회전 각도에 도달할 때까지 상기 굴대들과 상기 굴대들의 각각의 돌출부들을 이동시키는, 제어 유닛을 포함하고, 이와 동시에 돌출부들은 계산된 위치로 이동한다.
또한, 본 발명의 특징들은, 배제되거나 기술적으로 불합리하지 않는 한, 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있는 다음의 실시예들의 설명을 포함하여, 본 출원서와 청구범위에 기재된 사항으로부터 도출될 수 있다. 첨부된 도면은 단지 개략적인 것이다.
도 1a는 수직 단면으로 도시한 포괄적인 세정기 탑의 개략도.
도 1b는 도 1에 따른 세정기 트레이의 3 차원 개략도.
도 2는 세정기 트레이의 제1 실시예로서, 트레이의 3 차원 상부 평면도(a), 정면도(b), 측면도(c) 및 하부 평면도(d)의 일부분만을 도시한 도면.
도 3 내지 도 8은 도 2와 각각 유사하게 도시한 실시예의 도면.
도 9 및 도 10은 대응하는 돌출부들을 구비하는 굴대들의 두 개의 다른 실시예를 도시한 수직 단면도.
도면에서, 동일한 또는 균등한 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 참조 번호로 기재한다.
도 1은, 관련된 발전소(미도시)로부터의 연료 가스를 정화하는 소위 습식 세정기 탑(10)의 메인 구성을 도시한다.
세정기 탑(10)은, 사각형의 수평 단면을 형성하는 네 개의 외측 벽(10w), 하부(10l)의 연료 가스 입구(12), 상부(10u)의 연료 가스 출구(14), 상부(10u)의 액체(해수) 입구(18) 및 하부(10l)의 액체 출구(20)를 포함한다. 상기 액체 출구(20)는 세정기 탑(10)의 하부(101) 아래의 소위 섬프(sump) 영역에 대응한다.
이들로의 해수 리턴 라인은 화살표(M)으로 표시된다.
액체 흡착제(해수)는 액체 입구(18)를 따르는 파이프(18p)에 부착된 노즐(18n)을 경유하여 세정기 탑(10)의 원통형 공간으로 공급된다. 해수 흡착제는 세정기 탑(10) 내에서 (중력을 따라) 하방으로 흐르고(화살표 A), 이로써 가스 입구(12)와 가스 출구(14) 사이에서 상방으로(화살표 G) 흐르면서 액체 흡착제에 역류하는 연료 가스와 접촉한다. 연료 가스 흐름은 도시되지 않은 팬에 의해 발생된다.
액체 흡착제와 연료 가스의 설명된 역류 영역은 접촉 영역(10c)을 형성한다.
상기 접촉 영역(10c) 내에 습식 세정기 트레이(30)가 장착되고, 이것은 세정기 탑(10)의 총 수평 단면 영역에 걸쳐 연장한다(도 1b). 이러한 트레이(30)는 가스와 액체를 각각 가압하여 그것을 통해 통과하게(흐르게) 한다. 그 실시예와는 별개로 트레이는, 항상 개방 공간(40)(흐름 통과 영역)을 남겨놓아서, 가스와 액체의 이송 및 접촉을 허용한다.
트레이 위에, 액체와 가스의 혼합물인 포말 같은 상(phase, B)이 가스 정화 공정 중에 종종 발생한다.
트레이의 메인 컴포넌트는 굴대들(32)과 상기 굴대들에 부착된 장벽 엘리먼트들(34)이다. 굴대들(32)은 (바람직하게는 상기 굴대들에게 수직이면서 상기 굴대들 아래에서 연장하는) 빔 및/또는 행거에 의해 지지되며, 예를 들면 그들 각각의 단부에서 즉 상기 벽(10w)에 근접하여 또는 상기 벽에서, 대응하는 베어링(32b)에 피벗 가능하게 장착된다. 흐름 통과 개구들(40)은 굴대들과 장벽 엘리먼트들 사이에 각각 제공된다.
트레이(30)의 다른 다양한 실시예가 설명된다.
도 2는 상기 트레이(30)의 제1 실시예를 도시한다.
이러한 트레이(30)는 복수의 굴대들(32)(이들 중 각각 중앙의 길이방향 축(A-A)을 구비하는 두 개를 도시함)을 포함하고, 이들은 세정기 탑(10)의 대향하는 벽들(10w) 사이에서 서로에 대해 거리(d)로 이격되어 배치되며, 대응하는 베어링(미도시)에서 그 각각의 단부가 피봇 가능하게 장착된다.
사각형 금속판들(34)은 대칭적인 방식으로 굴대들(32)에게 용접된다. 각각의 사각형의 두 개의 대향하는 코너들(34)은 굴대들(32)의 중앙 길이방향 축이 통과하여 연장하는 평면에 그 자신이 놓이는 선에 놓이는데, 남아있는 두 개의 코너들(34p) 각각은 금속판(34)의 일부분이 축(A)에 대하여 가장 멀리 배치된다.
이러한 각각의 구성에 의해 금속판(34)은, 각각의 굴대(32)의 대응하는 영역들(32s)로부터 반대 방향으로 연장하는 두 개의 삼각형 돌출부들(36)을 제공한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 인접한 굴대들(32)의 금속판들(34, 삼각형 돌출부(36))은 굴대들(32)의 축방향으로 오프셋되어 배치되고, 이것은 결과적으로 인접한 굴대들(32)과 돌출부들(36)의 "매칭하는 프로파일"을 초래한다.
도 2a, 2b 및 2d의 조합으로 가장 잘 도시되는 바와 같이, "매칭"의 조합은, 이러한 배열이 가능하다고는 할지라도 인접한 돌출부들(36)이 서로 접하거나 중첩되는 것을 의미하는 것은 아니고; 이와는 반대로 심지어 굴대(32)가 선회하고(화살표 R) 상기 돌출부들(36)이 그 최대의 수평 연장부를 제공할 때의 위치로 이동할 때에도, 흐름 통과 개구들(40)은 인접한 돌출부들(36) 사이에 남게 되어 연료 가스와 액체 흡착제가 각각 통과하는 것을 허용한다.
상기 흐름 통과 개구들(40)의 크기는 도 2a, 2b 및 2c에 도시된 방식으로 하나 이상의 굴대들(32)을 선회시킴으로써 변화/조절될 수 있다. 적어도 하나의 굴대(32)를 선회시킴으로써, 대응하는 돌출부들(36)은 기울어지고 인접한 굴대(들)(32)/돌출부(들)(36)과는 다른 위치로 이동하고, 이로써 통과 개구(흐름 통과 영역)을 변경한다.
상술한 바와 같이 단순한 방식으로 즉, 돌출부(36)가 부착된 하나 이상의 상기 굴대(32)를 회전시킴으로써, 공정 변수에 따라 흐름 통과 개구들(40)의 크기를 변화시키는 것을 허용한다.
반대 방향으로 돌출부들(36)을 포함하는 도 2의 실시예에서, 도 2a 및 도 2b에서 도출되는 바와 같은 "2중 효과" 가 달성될 수 있다. 하나의 굴대(32)를 선회시킴으로써, 하나의 돌출부(36l)가 하방으로 이동하는 반면, 대향하는 돌출부(36r)는 굴대(32)의 양 쪽에서의 흐름 통과 개구들(40)에 대한 즉각적인 결과로서 상방으로 이동한다.
굴대들(32)을 선회시키는 동안 인접한 굴대들(32)을 제 위치에 유지하거나 또는 인접한 굴대(32)를 반대 방향으로 선회시킴으로써 다른 흐름 영역을 가지면서도 유사한 효과를 달성할 수 있다.
도 3 내지 도 8에 도시된 실시예는 이들 굴대들(32) 및 관련된 돌출부들(36)의 구성 및 배열에 있어서 변형을 가지는 동일한 기술사상에 기초한다.
도 3에 따른 실시예는, 삼각형 돌출부들(36)이 별개의 엘리먼트이고 대향하는 돌출부들(36)이, 용접에 의해 서로 부착된 별개의 굴대(32)에 고정된다는 점에서 도 2의 실시예와 다르다. 굴대들의 단면은(양 단부에서) 원형으로부터 (도시되지는 않지만 그 사이에서) 사각형으로 변화한다.
도 2에 따라 대향하는 돌출부들(36l, 36r)은 (하나의 판 구성이므로) 면 높이가 서로 같고, 도 3의 실시예에 따른 대향하는 돌출부들(36l, 36r)은 그들 사이에 약 160°의 각도를 제공한다. 인접한 굴대들/돌출부들(32, 36) 사이의 대응하는 흐름 통과 개구(40)의 프로파일은 인접한 굴대들(32)의 각각의 회전 각도에 따라 이에 대응하여 변화한다.
도 4의 실시예는 모든 굴대들(32)이 삼각형 단면을 특징으로 하고 상기 삼각형 돌출부들(36) 중 일부의 코너 영역들(36c)은 각각의 돌출부들(36)의 남은 부분에 대하여 180°보다 크거나 이보다 작은 각도로 연장한다는 점에서 도 2의 실시예와 유사하다. 이것은 인접한 돌출부들(36) 사이에서 대응하는 흐름 통과 개구들(40)의 다른 프로파일을 초래한다.
도 5의 실시예는 도 2의 실시예로부터 출발하여, 금속판들(34)이 인접한 영역들(36.1, 36.2; 36.2, 36.3; 36.3, 36.4; 36.4, 36.1) 사이에서 180°가 아닌 다른 각도를 구비하는 네 개의 돌출부 영역들(36.1, 36.2, 36.3, 36.4)을 포함하는 각기둥 형상을 구비한다.
도 6에 따른 실시예는 사각형 금속판들(34)이 원형의 금속판들(34)로 바뀌었다는 점에서 도 2의 실시예와 유사하다. 그 결과로서 각각의 돌출부들(36)이 반원 형상을 가지고 그 사이의 흐름 통과 개구들(40)은 대응하도록 적응된 프로파일을 수용한다.
도 7의 실시예는, 도 2의 그것과 유사한 굴대들(32)과 금속판들(34)(돌출부들(36))을 구비하지만 강화의 목적으로 도 2에서 일측에(도시된 바와 같이 상부 측에) 리베이트(rebated) 결합부(노치, 보강수단, 36s)를 구비한, 트레이 구성을 도시한다.
도 8의 실시예는 8 개의 코너를 구비한 다각 형상의 금속판(34)을 도시하는데, 하나의 굴대(32)의 금속판들(34)은 서로 이격되어 배치되어, 그 사이에 가스 및 액체를 위한 더 큰 흐름 통과 개구들을 제공한다.
도 9는 굴대들(32)을 도시하는데, 이 굴대들로부터 다른 형상과 다른 크기를 가지는 판 같은 돌출부들(36)이 다른 방향들로 연장한다. 도시된 위치에서, 제1 돌출부는 반경방향 외측으로 연장하며, (3시 방향으로 연장하는) 제1 섹션(36f) 및 상방으로 대략 90도 이하의 각도로 제1 섹션(36f)에서 연장하는 제2 섹션(36u)을 포함하는데, 제2 섹션(36u)은 나이프 같은 터미날 단부(36t)(도면에서 상단부)를 특징으로 한다. 제2 돌출부는 7시 방향으로 상기 굴대(32)로부터 제1 섹션으로 연장하고 구성 제2 섹션은 직각으로 제1 섹션에서 연장하는 것을 특징으로 한다. 제1 돌출부와 비교하면 제2 돌출부의 제1 섹션은 더 짧은 길이를 가지고 그 제2 섹션의 두께는 제1 섹션의 두께와 동일한 것을 특징으로 한다.
도 10의 실시예는 레일 같은 굴대(32)를 도시하고, 이것은 대응하는 피봇 베어링(미도시)에 매칭하는 원형 단면 프로파일들(32c)에 의해 그 양 단부에서 따르는 사각형 단면의 중간 부분(32m)을 특징으로 한다.
하나의 판 같은 돌출부(36)는 상기 굴대(32)의 중간 부분(32m)의 대향하는 각각의 면 섹션들(32c)로부터 수직으로 연장한다. 각각의 돌출부는 그 자유 단부에서 멈춤 릿지(stop-ridge)(36r)(독일어 용어: Quersteg), 즉 부가적인 소용돌이를 제공하도록 가장자리에 수직 단면으로 전체적인 T-형상을 특징으로 한다.
도 3에는, 부가적인 선택적 구성을 구비하는 판 같은 돌출부(36)의 실시예가 도시된다. 도 3a, 도 3b의 오른쪽에 개시된 돌출부들의 외측 림은 직선으로 형성되지 않고, 다수의 불연속부들(36c)로 구성되어, 이들 림을 통과하는 가스 또는 가스/액체 혼합물 내에서의 부가적인 소용돌이의 형성을 지지한다. 불연속부는 사각형 형상(상부 오른쪽), 삼각 형상(중간 오른쪽) 또는 톱니 또는 빗형상 프로파일과 유사한 반원 형상(하부 오른쪽)을 가진다. 이와 같이 인접한 굴대의 인접한 돌출부들이 구성될 수 있다.
도 3은 또한 x, y 및 z축을 구비하는 직각 좌표계의 세 개의 방향을 도시하고, 여기서 x는 굴대축의 연장부에 대응하고, 상기 돌출부들은 대부분 y와 x 방향으로 연장하는 반면, z 방향으로는 경사진다.
하나의 돌출부(36)의 절대 치수(연장부)의 실시예는:
- x-방향으로: 0.03 내지 25 미터이며, 대안적인 하한은 0.2미터 또는 0.5 미터이고, 대안적인 상한은 1 미터, 3 미터, 5 미터 또는 12.5 미터이다.
- y-방향으로: 0.05 내지 1.0 미터이며, 대안적인 하한은 0.1미터 또는 0.2 미터이고, 대안적인 상한은 0.2 미터, 0.5 미터 또는 0.7 미터이다.
10: 습식 세정기 탑
10c: 접촉 영역
12: 연료 가스 입구
14: 연료 가스 출구
18: 액체 입구
20: 액체 출구
30: 세정기 트레이
32: 굴대
34: 흐름 통과 개구
36: 돌출부

Claims (14)

  1. 연료 가스 정화 장치의 습식 세정기 탑(10)을 위한 세정기 트레이로서,
    a) 상기 습식 세정기 탑(10)의 내부 수평 단면을 가로질러 배치되는 복수의 굴대들(32)을 포함하며, 인접한 굴대들(32)은 수평거리(d)로 서로 이격되어 배치되고,
    b) 적어도 상기 굴대들(32) 중 일부는 피봇 장착되어, 대응하는 굴대축(A) 주위로 상기 각각의 굴대(32)의 회전 운동하고, 소정의 회전 각도로 상기 각각의 굴대(32)가 배열되며,
    c) 적어도 상기 굴대들(32) 중 일부는 상기 각각의 굴대(32)로부터 외측으로 연장하는 적어도 하나의 돌출부(36)가 각각 장착되며,
    d) 상기 굴대들(32)과 상기 돌출부들(36)은 인접한 굴대들(32)과 돌출부들(36) 사이에 각각 통과 개구들(34)을 제공하도록 형성되고 배열되며, 각각의 통과 개구(34)는 대응하는 통과 영역을 형성하며, 그리고 상기 굴대들(32)의 상기 각각의 회전 각도와 무관하게, 모든 통과 개구들(34)의 통과 영역들은 관련된 상기 세정기 탑(10)의 상기 내부 수평 단면의 10% 이상 80% 이하인,
    세정기 트레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부들(36)의 적어도 일부는 판 같은 구성을 구비하는,
    세정기 트레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부들(36)의 적어도 일부는 상기 대응하는 굴대에 대하여 접선방향으로 연장하는,
    세정기 트레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부들(32)의 적어도 일부는 베벨된 외측 림을 구비하는,
    세정기 트레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부들(36)의 적어도 일부는 강화 수단(36s)을 특징으로 하는,
    세정기 트레이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부들(36)의 적어도 일부는 삼각형, 직사각형, 오각형, 다각형, 핏치-원, 타원, 별 형상, 이가 달린 랙, 파도 및 꽃 형상을 포함하는 그룹으로부터 선택된 주변 형상을 특징으로 하는 판 같은 구성을 구비하는,
    세정기 트레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 굴대축(A)에 대하여 서로 다른 방향으로 연장하는, 적어도 두 개의 돌출부들(36)을 구비하는 적어도 하나의 굴대(32)를 포함하는,
    세정기 트레이.
  8. 제1항에 있어서,
    하나의 굴대(32)의 적어도 두 개의 돌출부들(36)이 상기 굴대축(A)에 평행한 방향으로 서로 교대로 배열된,
    세정기 트레이.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 돌출부(36)는 금속판으로 이루어진,
    세정기 트레이.
  10. 제1항에 있어서,
    굴대들(32)은 개별적으로, 또는 그룹으로, 또는 모두 함께 회전 가능한,
    세정기 트레이.
  11. a) 연료 가스 입구(12)와 연료 가스 출구(14),
    b) 액체 입구(18)와 액체 출구(20),
    c) 상기 연료 가스 입구(12)와 상기 액체 입구(18) 사이의 상기 연료 가스와상기 액체를 위한 접촉 영역(10c), 및
    d) 상기 습식 세정기 탑(10)의 내부 수평 단면을 가로지르는 상기 접촉 영역(10c) 내에 위치하는 적어도 하나의 세정기 트레이(30)를 포함하는, 연료 가스 정화 장치의 습식 세정기 탑(10)으로서,
    e) 상기 세정기 트레이(30)는,
    f) 상기 습식 세정기 탑(10)의 내부 수평 단면을 가로질러 배치되는 복수의 굴대들(32)을 포함하고, 인접한 굴대들(32)은 수평거리(d)로 서로 이격되어 배치되고,
    g) 적어도 상기 굴대들(32) 중 일부는 피봇 장착되어, 대응하는 굴대축(A) 주위로 상기 각각의 굴대(32)의 회전 운동하고, 소정의 회전 각도로 상기 각각의 굴대(32)가 배열되며,
    h) 적어도 상기 굴대들(32) 중 일부는 상기 각각의 굴대(32)로부터 외측으로 연장하는 적어도 하나의 돌출부(36)가 각각 장착되며,
    i) 상기 굴대들(32)과 상기 돌출부들(36)은 인접한 굴대들(32)과 돌출부들(36) 사이에 각각 통과 개구(34)를 제공하도록 형성되고 배열되며, 각각의 통과 개구(34)는 대응하는 통과 영역을 형성하며, 그리고 상기 굴대들(32)의 상기 각각의 회전 각도와 무관하게, 모든 통과 개구들(34)의 통과 영역들은 관련된 상기 세정기 탑(10)의 상기 내부 수평 단면의 10% 이상 80% 이하인,
    연료 가스 정화 장치의 습식 세정기 탑(10).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 굴대들(32)을 개별적으로, 그룹으로 또는 공통으로 회전 모션이 되게 하는 적어도 하나의 엔진을 더 포함하는,
    습식 세정기 탑(10).
  13. 제11항에 있어서,
    서로 다른 굴대들(32)은 서로 반대방향으로 회전 가능한,
    습식 세정기 탑(10).
  14. 제11항에 있어서,
    정화될 상기 연료 가스의 미리 설립된 분석과 체적에 따라 상기 적어도 하나의 엔진을 작동시켜서, 상기 굴대들이 미리 설정된 회전 각도에 도달할 때까지 상기 굴대들(32)과 상기 굴대들의 각각의 돌출부들(36)을 이동시키는, 제어 유닛을 포함하는,
    습식 세정기 탑(10).
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